Автоматизация технологической операции

  Федеральное агентство по образованию

Филиал  государственного образовательного учреждения высшего

профессионального образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

в г. Сызрани 
 
 

                                                                                       Кафедра ТМС 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине: Автоматизация производственного  процесса

Тема: «Автоматизация технологической  операции».

Вариант – 19/19 
 
 
 

                                                                                  Выполнил: студентка

                                                                                  группы № МВ-623

                                                                                  Черницова М.В.

                                                                                  Проверил: старший

                                                                                  преподаватель 

                                                               Петрова С.П. 
 

2009

СОДЕРЖАНИЕ 

 

   ВВЕДЕНИЕ 

  В соответствии с ГОСТ 23004-74 под автоматизацией технологического процесса (ТП) понимают применение энергии неживой природы  в технологическом процессе или его составных частях для их выполнения и управления ими без непосредственного участия людей, осуществляемое в целях сокращения трудовых затрат, улучшения условий производства, увеличения объема выпуска и повышения качества продукции. В зависимости от объема и степени автоматизации ТП государственным стандартом установлено шесть видов автоматизации и соответствующие им термины, которые необходимо применять во всех видах проектных документов.

  Частичная автоматизация ТП представляет собой  автоматизацию, при которой часть затрат энергии людей заменена затратами энергии неживой природы, включая управление.

  Под полной автоматизацией ТП понимается такая автоматизация, при которой все затраты энергии людей заменены затратами энергии неживой природы, включая управление.

  Единичной автоматизацией ТП считают частичную  или полную автоматизацию одной  первичной составной части ТП или системы ТП, включая управление. Первичной составной частью для ТП является операция, для операции – переход, позиция, установ и т.д.

  Под комплексной автоматизацией ТП понимают частичную или полную автоматизацию двух или более первичных составных частей ТП, включая управление.

  Первичная автоматизация предполагает автоматизацию  таких технологических процессов, в которых до ее проведения использовалась энергия только людей.

  Вторичная автоматизация – это автоматизация ТП, в которой до ее проведения использовалась энергия людей и неживой природы, включая управление.

  Для оценки состояния автоматизации  государственным стандартом установлен ряд качественных и количественных характеристик, которые рекомендуются к применению во всех видах проектирования, в том числе и в дипломном.

  Основными количественными характеристиками являются:

• временный уровень автоматизации живого труда;
• неперекрытое машинное время;
• временный уровень автоматизации средств технологического оснащения;
• энергетический уровень автоматизации живого труда;

  К дополнительным характеристикам относятся:

• степень охвата автоматизацией первичных частей технологического процесса – отношение числа автоматизируемых первичных частей к общему числу первичных частей (операций) технологического процесса;
• коэффициент изменения штучного времени – отношение значения штучного времени в начальном состоянии к его значению после проведения автоматизации технологических процессов.

  Существуют  два принципиально различных  по средствам осуществления типа автоматизации: жесткая автоматизация  и гибкая автоматизация.

  При жесткой автоматизации управление функционирования автоматизации базируется на жесткой кинематической связи между ее элементами. Жесткая автоматизация применяется в массовом, крупносерийном и реже среднесерийном производствах для обеспечения обработки одной или нескольких однотипных деталей. Жесткая автоматизация обеспечивает автоматически обработку одной или нескольких однотипных деталей, отличающихся размерами, и ограничена в номенклатуре обрабатываемых деталей. Она основана на станках-автоматах, станках-полуавтоматах, манипуляторах, автоматических линиях и агрегатных станках. Перенастройка ее для обработки даже близких по размерам однотипных деталей требует значительных материальных затрат и времени.

  При гибкой автоматизации кинематическая связь между оборудованием и  загрузочными устройствами не жесткая. Гибкая автоматизация основывается на станках с ЧПУ, роботах, транспортно-складских устройствах, управляемых от ЭВМ. Перестройка ее для обработки различных деталей требует незначительных затрат времени и заключается в замене режущих инструментов, приспособлений и программного обеспечения. Применяется этот тип автоматизации в серийном производстве.

  Выбор типа автоматизации зависит и  во многом определяется состоянием автоматизации ТП на базовом предприятии, степенью сложности обрабатываемых деталей. При отсутствии автоматизации на базовом предприятии в курсовой работе выполняется разработка первичной, единичной или частичной автоматизации, если годовая программа выпуска деталей требует организации серийного производства. При этом рекомендуется жесткая автоматизация. Для крупносерийного или массового производства рекомендуется полная или комплексная жесткая автоматизация. Для серийного или мелкосерийного производства сложных деталей, при большой номенклатуре деталей и частой смене объектов производства рекомендуется полная гибкая или комплексная гибкая автоматизация. 

Краткое описание схемы манипулятора и его работы.

   Предлагаемый  на рис.1 манипулятор может перемещать исполнительный орган (схват) в прямоугольной  системе координат ZYX, кроме того, заготовка может быть повернута на заданный угол вокруг оси ОХ. Поворот заготовки в некоторых случаях необходим либо для того, чтобы она заняла нужное положение, отличное от ее положения в накопителе, при установке в установочно-зажимное приспособление технологического оборудования для выполнения операции, либо для переустановки заготовки в случае, если операция выполняется с различных установок.

     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Рис.1. Схема силовых цилиндров манипулятора.

   Исполнительный  орган может перемещаться в прямоугольной системе координат с использованием силовых цилиндров Ц1, Ц2, Ц3, Ц4 по различным траекториям, определяемым узловыми точками в системе прямоугольных координат, приведенной на рис.2 (точки о, а, б, в, г, д, е, и, к, л, м, н).

   

   Рис.2. Прямоугольная система координат.

  о, а, б, в, г, д, е, и, к, л, м, н – узловые точки положения схвата

  манипулятора;

  П – поворот схвата манипулятора;

  З – зажим схвата манипулятора;

  Р – разжим схвата манипулятора 

   Перемещение по оси ОХ осуществляется с помощью  силовых цилиндров Ц1 и Ц2. Цилиндр Ц1 установлен на платформе 2 и осуществляет перемещение исполнительного органа относительно этой платформы. В свою очередь платформа 2 с помощью цилиндра Ц2, установленного на кронштейне платформы 3, также может перемещаться относительно платформы 3 по координате Х. С помощью силового цилиндра Ц3, установленного на кронштейне платформы 4, исполнительный орган может перемещаться по координате Y. Это перемещение необходимо, например, для того, чтобы установить либо снять заготовку с установочных элементов приспособления. Перемещение платформы 3 по координате Y осуществляется по направляющим платформы 4. Силовой цилиндр Ц4, установленный на основании 5 манипулятора, перемещает платформу 4 и расположенные на ней все остальные платформы и силовые цилиндры, а следовательно, и исполнительный орган по координате Z, поднимая либо опуская исполнительный орган. Это перемещение необходимо либо для совмещения оси заготовки с осью центров станка, либо для установки и снятия заготовки, либо для извлечения заготовки из накопителя.

   Силовой цилиндр Ц5, установленный на фланце руки 1, может поворачивать схват, а  следовательно, и заготовку на заданный угол вокруг оси ОХ. Поворот схвата можно осуществить с использованием различных конструктивных решений, однако, самой рациональной, применяемой в манипуляторах и роботах, является конструкция, использующая втулочно-реечное зацепление. Цилиндр Ц5 состоит из корпуса 5, который крепится на фланце руки, фланцев 1 и 8, втулок болтов. Внутри корпуса, во втулке, расположена рейка, которая может перемещаться возвратно - поступательно под действием поршней 3 и 7, приводимых в движение давлением рабочей среды, подаваемой либо в полость А, либо в полость Б. Движение рейки в осевом направлении ограничивается упорами 2 и 10, положение которых фиксируются контргайками 9.

   Если  рабочая среда под давлением  будет подаваться в полость  А, то поршень 3 переместит рейку вправо до соприкосновения поршня 7 с упором 10, если в полость Б, то рейка переместится влево до соприкосновения поршня 3 с упором 2. В зацеплении с рейкой находится шестерня 12, установленная на трубе 13 поворотной части руки. Величина хода рейки, а следовательно, и угол поворота руки регулируется положением упоров 2 и 10. Цилиндр Ц6 управляет работой схвата. Шток цилиндра Ц6 соединен с тягой, проходящей через руку 1 к схвату, который захватывает либо освобождает заготовку.

   На  штоках силовых цилиндров установлены  задатчики, соответственно: на штоке  Ц1 – задатчик А, Ц2 – Б, Ц3 – В, Ц4 – Г, Ц5 – Д и Ц6 – Е. Задатчик представляет собой жесткую пластину, он также может быть установлен на платформе, которая перемещается штоком цилиндра. В конце перемещения штока цилиндра задатчик приходит в соприкосновение с кнопкой датчика ВК, который подает сигнал на управление работой силового цилиндра, выполняющего следующий элемент автоматического цикла. При использовании герконов на задатчиках устанавливают постоянные магниты. При этом сигнал образуется без контакта постоянного магнита и геркона.

   В зависимости от требуемых усилий могут быть использованы пневмо- либо гидроцилиндры. Схемы с гидроцилиндрами позволяют использовать большие давления рабочей среды, поэтому на штоке цилиндра развиваются большие усилия и, следовательно, при одних и тех же требуемых для выполнения элемента цикла усилий они являются более компактными. Гидроцилиндры используют на оборудовании, которое имеет маслонасосную станцию. В остальных случаях рекомендуется использовать пневмосхемы, в которых действует давление центральной воздушной сети, имеющиеся на всех предприятиях. В пневмосхемах используются пневмоцилиндры.